CH651920A5 - Heat store, in particular for hot water storage in the field of domestic engineering, and a method for producing it - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher gemäss dem Oberbegriff des ersten Anspruches.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung des Wärmespeichers.

Wärmespeicher, die als drucklose Speicher oder auch als Druckspeicher zum Einsatz kommen, werden vorwiegend aus metallischen Werkstoffen gefertigt. Da diese Wärmespeicher einen ausreichenden Korrosionsschutz besitzen müssen, sind sie

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in der Herstellung verhältnismässig aufwendig und teuer. Ausserdem benötigen sie eine aufwendige Isolation, da metallische Werkstoffe gute Wärmeleiter sind. Weitere Nachteile der bekannten, durchweg als zylindrische Behälter hergestellten metallenen Wärmespeicher sind in ihrem verhältnismässig grossen Gewicht und in ihren ungünstigen Abmessungen zu sehen. Beim Einsatz der zylindrischen Speicherbehälter im haustechnischen Bereich, z. B. für Heizungsanlagen und für die Warmwasserversorgung, lassen sich die zylindrischen Behälter nur in Grössen bis höchstens 10001 herstellen, da sonst eine Einbringung der Behälter in die Kellerräume oder sonstige Gebäuderäume nicht mehr möglich ist. Aufgrund der allgemeinen Energieverknappung werden jedoch z. B. als Langzeitspeicher für Solaranlagen, Wärmepumpen und Nachtspeicher-Elektroheizungen immer grössere Speicherkapazitäten mit einem Speichervolumen von nicht selten mehreren tausend Litern benötigt. Der wirtschaftliche Einsatz dieser Systeme ist weitgehend von den Kosten der Wärmespeicher abhängig.

Es sind auch schon Wärmespeicher aus Kunststoff bekannt, bei denen ein im Blasformverfahren hergestellter, etwa quaderförmig ausgeformter Speicherbehälter verwendet wird, der am Aufstellungsort mit einer Wärmeisolation versehen wird. Diese besteht aus einem selbsttragenden Isolationskörper, dessen sechs Wandteile unter Verwendung von Winkelstücken, Rahmenteilen u. dgl. zu einem den frei stehenden Kunststoff-Speicherbehälter aufnehmenden Kastengebilde zusammengebaut werden müssen. Die Wandteile bestehen ihrerseits aus Polyurethan-Hartschaumstoffplatten, die innen mit einer wärmereflektierenden Aluminiumfolie und aussen mit einer stabilen, kunststoffbeschichteten Hartfaserplatte kaschiert sind.

Die Verwendung von Kunststoff für die Herstellung von Speicherbehältern ist in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft, da sich dieser Werkstoff gegenüber den metallenen Werkstoffen vor allem durch chemische Beständigkeit, hohe Wärmeisolation und auch durch geringes spezifisches Gewicht auszeichnet. Es lassen sich daher aus Kunststoff korrosionsbeständige Speicherbehälter herstellen, die bei dem im haustechnischen Einsatz zu Heizungszwecken oder zu Warmwasserbereitung benötigten grossen Speichervolumen ein vergleichsweise geringes Transportgewicht aufweisen. Andererseits besitzen die Kunststoffe aber den Nachteil, dass sie im Vergleich zu metallischen Werkstoffen erheblich geringere Festigkeitseigenschaften aufweisen und insbesondere gegenüber Biegebeanspruchungen empfindlich sind. Ausserdem sind die Festigkeitseigenschaften des Kunststoffs in starkem Masse temperaturabhängig, so dass es bei den für Wärmespeicher in Rechnung zu stellenden Einsatztemperaturen zu starken bleibenden Verformungen kommen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es vornehmlich .einen Kunststoff-Wärmespeicher zu schaffen, der sich bei besonders wirtschaftlicher und preisgünstiger Fertigung durch hohe Formstabilität bei den geforderten Einsatztemperaturen und ausserdem durch eine gute Wärmeisolation auszeichnet, darüberhinaus auch den sonstigen Forderungen Rechnung trägt, wie vor allem möglichst geringes Transportgewicht und transportgerechte Abmessungen bei den geforderten hohen Speichervolumen sowie einfache und rasche Aufstellung und Montage am Einsatzort. Ferner bezweckt die Erfindung ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung des Wärmespeichers.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.

Der erfindungsgemässe Wärmespeicher weist demgemäss einen Kunststoff-Speicherbehälter auf, der abweichend von der ungünstigen Kugelform in seiner Grundform zumindest in grober Annäherung quaderförmig ausgestaltet ist, so dass er sich auch bei den geforderten hohen Speichervolumen von mindestens 5001, vorzugsweise 1000 bis 20001 und mehr, noch in Kellerräume oder sonstige Gebäuderäume einbringen lässt, der zugleich aber mit zylindrisch und/oder kugelig ausgeformten

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Behälterwandbereichen versehen ist, wodurch sich eine hohe Formstabilität des Behälters ergibt und zu schädlichen bleibenden Verformungen führende Biegebeanspruchungen unterdrückt werden. Wird der Kunststoff-Speicherbehälter in bevorzugter Ausführung so ausgestaltet, dass er praktisch in allen horizontalen und vertikalen Schnittebenen kreisförmige Wandkonturen aufweist, wobei die Krümmungsradien dieser Wandkonturen kleiner sind als die Behälterbreite und vorzugsweise etwa der halben Behälterbreite entsprechen, so treten auch bei höheren Temperaturen praktisch keine unzulässigen Biegebeanspruchungen und schädliche bleibende Verformungen auf. Die sich bei den Einsatztemperaturen aufgrund der Zugkräfte einstellenden Materialdehnungen stellen sich aufgrund des Elastizitätsverhaltens der Kunststoffe bei Temperaturabfall wieder zurück.

Da ausserdem der Schaumstoff-Isolationsmantel eine der Aussenform des Kunststoff-Speicherbehälters angepasste Innenkontur hat, wird der Speicherbehälter von dem Isolationsmantel allseitig eng umschlossen, was in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft ist. Hierbei lässt sich eine ausgezeichnete Wärmeisolierung des Kunststoff-Speicherbehälters bei Vermeidung von Wärmebrük-ken und Isolierfehlern erreichen und zugleich die Herstellung des Schaumstoff-Isolationsmantels vereinfachen. Insbesondere bietet sich die Möglichkeit, die Anordnung so zu treffen, dass der Schaumstoff-Isolationsmantel einstückiger und untrennbarer Bestandteil des Kunststoff-Speicherbehälters ist. Der Schaumstoff-Isolationsmantel lässt sich dabei in technisch einwandfreier und auch in wirtschaftlicher Weise im Herstellerbetrieb mit dem Kunststoff-Speicherbehälter vereinigen, so dass eine umständliche Montage des Isolationsmantels am Aufstellungsort des Wärmespeichers entfallen kann.

Die Herstellung des Schaumstoff-Isolationsmantels lässt sich in verfahrensmässig günstiger und wirtschaftlicher Weise im Schäumverfahren durchführen. Hierbei wird der vorgefertigte Kunststoff-Speicherbehälter als Formkern in eine geschlossene Schäumform eingebracht und dann möglichst in einem Schuss allseitig umschäumt. Die dabei auftretenden Schäumdrücke und die Reaktionswärme würden normalerweise den aus thermoplastischem Kunststoffmaterial gefertigten Kunststoff-Speicherbehälter deformieren. Da dieser Speicherbehälter in seiner erfin-dungsgemässen Ausgestaltung j edoch eine hohe Eigenstabilität aufweist, kann es beim Schäumvorgang nicht zu schädlichen Deformationen kommen. Als Ergebnis lässt sich hiermit ein Wärmespeicher schaffen, bei dem der geschlossene Schaumstoff-Isolationsmantel praktisch ohne Flächenhaftung mit dem Kunst-stoff-Speicherbehälter allein durch Formschluss verbunden ist. Um den Speicherbehälter in der Schäumform genau in seiner Lage zu fixieren, empfiehlt es sich, an ihm Abstandshalter anzuformen, wobei zweckmässig zumindest ein Teil der Abstandshalter an den Abquetschkanten des im Blasformverfahren gefertigten Speicherbehälters angeordnet wird, die in diesem Fall aus schmalen Kunststofflappen od. dgl. bestehen. Vorteilhafterweise werden weitere Abstandshalter an den grossen Seitenwänden des in der Grundform etwa quaderförmigen Kunststoff-Speicherbehälters angeordnet, die in die Blasform eingeführt und beim Blasvorgang angeschweisst werden. Die angeformten bzw. angeschweissten Abstandshalter bewirken ausserdem eine vorteilhafte örtliche Verankerung des Schaumstoff-Isolationsmantels an dem Kunststoff-Speicherbehälter. Als Schaumstoff besonders geeignet ist Polyurethanschaumstoff. Vorzugsweise wird der Schaumstoff-Isolationsmantel aus einem halbharten bis harten Schaumstoff hergestellt.

Bei den vorgenannten Schäumverfahren ist es in technisch einfacherWeise ausserdem möglich, dem Schaumstoff-Isolationsmantel eine vorbestimmte günstige Aussenform zu geben. Vorzugsweise erhält hierbei der Schaumstoff-Isolationsmantel eine ebene Behälter-Standfläche. Es empfiehlt sich im übrigen, die Aussenform des Schaumstoff-Isolationsmantels etwa quader-

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förmig auszubilden, was auch im Hinblick auf den Transport und die Aufstellung des Wärmespeichers in Kellerräumen oder sonstigen Gebäuderäumen vorteilhaft ist. Vor allem ergibt sich mit der Quaderform die Möglichkeit, mehrere gleich ausgebildete Wärmespeicher dicht nebeneinander zu einer Behälterbatterie aufzustellen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der erfindungs-gemässe Wärmespeicher mit einem Aussenmantel versehen sein, welcher den Schaumstoff-Isolationsmantel zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig oder zumindest auf seinen grösseren Flächenbereichen abdeckt. Dieser Aussenmantel bildet einen Stossschutz, welcher den Schaumstoff-Isolationsmantel insbesondere beim Transport gegen Beschädigung schützt. Ferner kann unter gewissen Umständen der Aussenmantel auch zur weiteren Stabilisierung des Wärmespeichers dienen. Als Aussenmantel wird vorzugsweise eine Folie, insbesondere eine Kunststoffolie vorgesehen, die in fester Flächenverbindung mit dem Schaumstoff-Isolationsmantel steht. Bei dem vorgenannten Schäumverfahren lässt sich der Aussenmantel bzw. die Kunststoffolie dadurch aufbringen, dass er bzw. sie in die Schäumform eingebracht wird, so dass beim nachfolgenden Schäumvorgang ein fester Flächenverbund mit dem Schaumstoff-Isolationsmantel erhalten wird.

Bei dem erfindungsgemässen Wärmespeicher kann mit besonderem Vorteil ein in der Grundform zumindest angenähert quaderförmiger Kunststoff-Speicherbehälter Verwendung finden, der an seinen beiden kleineren Flächenpaaren zylindrisch ausgeformt ist und der an seinen beiden gegenüberliegenden grössten Flächen jeweils mit mindestens einer sich nach innen verengenden Wandeinziehung versehen ist, wobei diese Wandeinziehungen an den gegenüberliegenden grössten Flächen in ihrem Tiefsten, vorzugsweise in der B ehältermittelebene, miteinander verbunden sind. Vorteilhafterweise werden dabei die Behälterwände an den Wandeinziehungen etwa zylindrisch ausgeformt. Der etwa quaderförmige Kunststoff-Speicherbehälter erhält hierbei in seinen Eckbereichen zweckmässig etwa kugelförmige Abrundungen mit einem Krümmungsradius, der etwa gleich der halben Behälterbreite ist. Ein solcher Kunststoff-Speicherbehälter zeichnet sich durch besonders hohe Eigenstabilität bei zugleich transportgerechten Abmessungen aus. Er lässt sich im Blasverfahren wirtschaftlich herstellen.

Ferner kann bei dem erfindungsgemässen Wärmespeicher ein etwa schlangenförmig ausgebildeter Kunststoff-Speicherbehäl-ter Verwendung finden, dessen röhrenförmige Schlangenwindungen in einer gemeinsamen Ebene liegen und vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Auch dieser Speicherbehälter weist eine angenähert quaderförmige Gestaltung und eine hohe Formstabilität auf. Es empfiehlt sich, die röhrenförmigen Schlangenwindungen im Bereich der Umlenkungen durch angeformte Stege zu verbinden. An jedem Ende der Rohrschlange kann eine Behälteröffnung vorgesehen werden. Solche Kunststoff-Speicherbehälter lassen sich ebenfalls im Blasformverfahren fertigen.

Die Erfindung umfasst ferner Wärmespeicher, deren Kunst-stoff-Speicherbehälter aus mehreren einstückig verbundenen Behälterrohren besteht, deren Innenräume in Verbindung stehen. Vorzugsweise sind dabei die zylindrischen Behälterröhren parallel zueinander dicht nebeneinander angeordnet und mit kugelig ausgeformten Enden versehen. Es empfiehlt sich, die Behälterröhren über mehrere in Richtung ihrer grössten Behälterachse im Abstand angeordnete Verbindungen mit kreisförmigen Durchgangsöffnungen zu verbinden, um unter Berücksichtigung der hohen Formstabilität des Speicherbehälters grosse Verbindungsquerschnitte zwischen den Behälterröhren zu erreichen.

Der erfindungsgemäss gestaltete Kunststoff-Speicherbehälter ist vorzugsweise für die drucklose Wärmespeicherung bestimmt, obwohl er dank der vorgesehenen Formgebung gegebenenfalls auch als Druckspeicherbehälter Verwendung finden kann. Das zur Herstellung derartiger Speicherbehälter in besonderem Masse geeignete Blasformverfahren gestattet die wirtschaftliche Herstellung dieser Behälter mit Wandstärken bis zu etwa 10 mm. Für die Verwendung als Druckspeicherbehälter besonders geeignet ist der vorstehend erwähnte schlangenförmig ausgebildete Kunststoff-Speicherbehälter, dessen Rohrschlange in diesem Fall zweckmässig einen Durchmesser von höchstens 200 mm erhält.

Der erfindungsgemässe Wärmespeicher ist insbesondere für die Wärmespeicherung im haustechnischen Bereich, vor allem zur Heizung und Warmwasserbereitung bestimmt, obwohl er auch im industriellen Bereich und für sonstige Wärmespeicherzwecke einsetzbar ist. Er hat im allgemeinen ein Speichervolumen von mindestens 5001, vorzugsweise von etwa 1000 bis 20001 und mehr. Durch Zusammenfassen mehrerer Wärmespeicher zu einer Batterie lässt sich das Speichervolumen vervielfältigen und dem jeweiligen Bedarf anpassen. Vorzugsweise wird der Wärmespeicher so eingesetzt, dass das der Wärmespeicherung dienende Wasser ständig im Wärmespeicher verbleibt. Die Zuführung der Wärme zu dem Wärmespeicher und die Wärmeentnahme erfolgen hierbei über Wärmeaustauscher, die im Innenraum des Speicherbehälters angeordnet werden. Es empfiehlt sich, im Innenraum des im Blasformverfahren hergestellten Kunststoff-Speicherbehälters mindestens einen Wärmetauscher anzuordnen, der in der Mittelebene des Kunststoff-Speicherbehälters mit diesem fest verbunden ist. Die Mittelebene ist dabei die Trennebene der Formhälften des Blasformwerkzeuges. Es ergibt sich hierbei die Möglichkeit, den oder die Wärmetauscher als besonderes Einlegeteil bei der Herstellung des Kunststoff-Speicherbehälters in den schlauchförmigen Vorformling einzuführen, so dass er beim nachfolgenden Blasvorgang unter Ausformen des Kunststoff-Speicherbehälters mit diesem fest verankert wird. Bei dieser Verfahrensweise werden zweckmässig etwa plattenför-mige Wärmetauscher verwendet. Besonders geeignet sind hierbei aus Kunststoff bestehende Wärmetauscher, die sich einwandfrei beim Blasvorgang einformen lassen. Kunststoff-Wärmespeicher zeichnen sich nicht nur durch verhältnismässig geringes Gewicht, sondern auch durch chemische Beständigkeit aus. Sie werden daher insbesondere dort eingesetzt, wo es auf diese Eigenschaften besonders ankommt, z. B. bei der Wärmerückgewinnung aus aggressiven Abwässern u. dgl.

Die Anschlüsse für den Vor- und Rücklauf des Wärmetauschers können an jeder beliebigen Stelle des Kunststoff-Spei-cherbehälters vorgesehen werden. Sie werden bei einem im Blasformverfahren hergestellten Speicherbehälter zweckmässig im Bereich der umlaufenden Abquetschkanten des Behälters herausgeführt.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen beispielsweise näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemässen Wärmespeicher in Seitenansicht;

Fig. 2 den Wärmespeicher nach Fig. 1 in Vorderansicht;

Fig. 3 den Wärmespeicher nach den Fig. 1 und 2 in Draufsicht;

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Wärmespeichers, wobei hier der Schaumstoff-Isolationsman-tel nicht gezeichnet ist;

Fig. 5 den Speicherbehälter nach Fig. 4 im Schnitt;

Fig. 6 den Speicherbehälter nach Fig. 4 in Seitenansicht, wobei strichpunktiert ein Wärmetauscher angedeutet ist;

Fig. 7 und 8 zwei weitere Ausführungsformen eines erfindungsgemässen Wärmespeichers in Seitenansicht;

Fig. 9 und 10 in Seitenansicht bzw. in Vorderansicht ein letztes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Wärmespeichers.

Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Wärmespeicher besteht aus einem Kunststoff-Speicherbehälter 10, der aus einem thermopla4

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stischen Kunststoff, z. B. Polyäthylen, im Blasformverfahren gefertigt ist, und einem den Speicherbehälter 10 allseitig umschliessenden Schaumstoff-Isolationsmantel 11 aus einem halbhart bis hart eingestellten Schaumstoffmaterial, vorzugsweise Polyurethan. Der Kunststoff-Speicherbehälter 10 hat angenähert die Grundform eines Quaders. Seine Länge und Höhe ist um ein Mehrfaches grösser als seine Breite, die für das Einbringen des Wärmespeichers in Gebäude, z. B. in den Kellerraum eines Hauses, nicht grösser sein sollte als 700 bis 800 mm. Die grössten Flächen des Speicherbehälters weisen die Seitenwände 12 auf. Mit 13 sind die beiden gegenüberliegenden Stirnflächen und mit 14 die gegenüberliegenden Kopf- und Bodenflächen bezeichnet. Sämtliche drei Flächenpaare 12,13 und 14 sind zylindrisch ausgeformt. Der Kopfbereich 15 und der Bodenbereich 16 des Speicherbehälters 10 haben demgemäss jeweils die Form eines Halbzylinders, dessen Kreisradius R1 bzw. R2 etwa gleich der halben Behälterbreite B ist, wobei der Kreismittelpunkt in der vertikalen Längsmittelebene des Speicherbehälters liegt (Fig. 2). Entsprechend ist der Speicherbehälter 10 an seinen gegenüberliegenden Stirnwänden 13 nach Art eines Halbzylinders 17 ausgeformt, dessen Radius R3 ebenfalls gleich der halben Behälterbreite B ist, wobei der Kreismittelpunkt in der vertikalen B ehältermittelebene liegt(Fig.3).In den Eckbereichen 18 weist der Speicherbehälter 10 kugelförmige Abrundungen auf. Der Radius dieser Kugelsegmente entspricht ebenfalls der halben Behälterbreite B.

An den beiden gegenüberliegenden Seitenwänden 12, welche die grösste Fläche haben, sind im Abstand nebeneinander jeweils zwei Wandeinziehungen 19 angeformt, deren Konturen in den Fig. 2 und 3 gestrichelt angedeutet sind. Diese Wandeinziehungen 19 verengen sich trichterförmig nach innen ; sie sind in ihrem Tiefsten bei 20 in der Mitte verbunden, wie dies bekannt ist. Die Wände 21 sind im Bereich ihrer Wandeinziehung 19 bei 21 ebenfalls im Horizontal- und Vertikalschnitt zylindrisch ausgeformt, wie dies vor allem die Fig. 2 und 3 gestrichelt zeigen. Die Mittelpunkte dieser von Kreisbögen begrenzten Flächen 21 liegen ebenfalls in der vertikalen Mittelebene des Speicherbehälters 10. Der Krümmungsradius entspricht demgemäss gleichfalls der halben Behälterbreite. Mit der vorstehend beschriebenen Formgebung wird demgemäss ein Speicherbehälter 10 geschaffen, der praktisch in allen horizontalen und vertikalen Schnittebenen etwa kreisförmig gekrümmte Wandkonturen aufweist, wobei die Kreisbogenflächen etwa denselben Krümmungsradius aufweisen und der Krümmungsradius der halben Breite des Speicherbehälters entspricht. Die Wandeinziehungen 19 an den gegenüberliegenden Seitenwänden 12 sind, wie erwähnt, paarweise in der vertikalen Behältermittelebene verbunden; ihre Flächen 21 sind ebenfalls so ausgebildet, dass sie von Kreisbögen begrenzt werden. Ein solcher Kunststoff-Speicherbehälter zeichnet sich durch ausserordentlich hohe Formstabilität aus, was im Hinblick auf die Verwendung des Speicherbehälters für einen temperaturbelasteten Wärmespeicher höchst vorteilhaft ist.

Am Kopf des Speicherbehälters 10 sind im Abstand voneinander zwei Behälteröffnungen 22 für den Vor- und Rücklauf in der Behältermittelebene angeformt. Ausserdem weist der Speicherbehälter 10 in seiner vertikalen Mittelebene, welche der Abquetschebene der beiden Formhälften des Blasformwerkzeuges entspricht, angeformte Abstandshalter 23 auf, die aus dünnen Kunststofflappen od. dgl. bestehen, welche den Schaumstoff-Isolationsmantel 11 durchdringen. Weitere Abstandshalter 24 sind an den Seitenflächen 12 angeschweisst. Diese bolzenartigen Abstandshalter 24 können als besondere Einlegeteile in die Blasform eingebracht werden, so dass sie beim Ausformen des Speicherbehälters 10 mit diesem verschweisst werden.

Zur Herstellung der Schaumstoff-Isolation wird der Speicherbehälter 10 in eine Schäumform eingebracht und mit Hilfe der Abstandshalter 23,24 in seiner Lage in der Schäumform fixiert. Anschliessend wird der Speicherbehälter 10 durch Einbringen

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eines Schaumstoff-Reaktionsgemisches, insbesondere Polyurethanschaum, allseitig umschäumt. Aufgrund der grossen Eigenstabilität des Speicherbehälters 10 kann es unter den auftretenden Schäumdrücken und der Reaktionswärme zu keinen Defor-5 mationen des Speicherbehälters kommen. Bei dem Umschäu- . men des Speicherbehälters 10 passt sich der Schaumstoff der Aussenkontur des Speicherbehälters an. Es entsteht infolgedessen ein Schaumstoff-Isolationsmantel 11, dessen Innenkontur der Aussenform des Kunststoff-Speicherbehälters 10 entspricht 10 und der den Kunststoff-Speicherbehälter infolgedessen formschlüssig allseitig umschliesst. Der Schaumstoff-Isolationsmantel 11 ist demgemäss ein einstückiger und untrennbarer Bestandteil des Kunststoff-Speicherbehälters. Er ist ohne Flächenhaftung mit dem Kunststoff-Speicherbehälter allein durch den Form-15 schluss verbunden.

Der Schaumstoff-Isolationsmantel 11 wird bei dem vorgenannten Schäumvorgang so ausgeformt, dass er eine quaderförmige Aussenform erhält, wie dies die Fig. 1 bis 3 zeigen. Dabei entsteht zugleich eine ebene Standfläche 25 des Wärmespeichers.

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Es empfiehlt sich, den Schaumstoff-Isolationsmantel 11 an seinen Aussenflächen, vorzugsweise vollflächig, durch einen Aussenmantel abzudecken, welcher in erster Linie einen Schutzmantel für die Schaumstoff-Isolation bildet und vor allem als 25 Stossschutz dient. Gegebenenfalls kann der Aussenmantel aber auch zur weiteren Aussteifung und Stabilisierung des Wärmespeichers dienen. Vorzugsweise wird der Schaumstoff-Isolations-mantel 11 mit einer (nicht dargestellten) Kunststoffolie aussen-seitig abgedeckt. Diese Kunststoffolie lässt sich bei dem vorste-30 hend beschriebenen Schäumvorgang anbringen, indem sie vor der Umschäumung des Speicherbehälters in die Schäumform eingelegt wird. Die Kunststoffolie steht in festem Flächenkontakt mit der Schaumstoff-Isolation.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen einen Kunststoff-Speicherbehälter, der 35 ebenfalls angenähert quaderförmig ausgebildet ist bzw. dessen Abmessungen in den drei senkrecht zueinander stehenden Raumachsen unterschiedlich sind. Der Schaumstoff-Isolationsmantel ist hier fortgelassen; er kann in Ausbildung, Formgestaltung und Herstellung demjenigen nach dem Ausführungsbeispiel 40 der Fig. 1 bis 3 entsprechen.

Der Kunststoff-Speicherbehälter 30 ist hier schlangenförmig ausgebildet, wobei seine rohrförmigen Schlangenwindungen 31 in einer gemeinsamen Ebene liegen und, wie Fig. 5 zeigt, einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die röhrenförmigen 43 Schlangenwindungen 31 sind dabei in Nähe der Umlenkungen 32 durch angeformte flache Stege 33 verbunden. An jedem Ende der Rohrschlange ist eine Behälteröffnung 34 bzw. 35 vorgesehen. Der Durchmesser der röhrenförmigen Schlangenwindungen 31 entspricht der Breite des Speicherbehälters 30, die um ein 50 Mehrfaches kleiner ist als dessen Länge und Höhe. Der Speicherbehälter 30 ist ebenfalls im Blasformverfahren hergestellt. In der Trennebene der beiden Formhälften der Blasform ist ein platten-förmiger Wärmetauscher 36 eingearbeitet, der somit in der Mittelebene des Speicherbehälters liegt (Fig. 5). Der plattenför-55 mige Wärmetauscher 36 ist entsprechend in der Mittelebene des Speicherbehälters, d. h. im Umfangsbereich seiner röhrenförmigen Schlangenwindungen, verbunden, wobei seine Plattenebene in der Mittelebene des Speicherbehälters zusammenfällt. Der Wärmetauscher 36 besteht aus einem Röhrensystem mit mehre-60 ren parallel zueinander verlaufenden einstückig miteinander verbundenen und den Schlangenwindungen des Speicherbehälters 30 folgenden Röhren 37 bis 40, die an ihrem einen Ende bei 41 paarweise verbunden und deren andere Enden an gesonderten Anschlüssesn 42 bzw. 43 des Rohrkörpers in dessen Mittelebene w angeordnet sind. Die Rohrschlangen 37,38 und 39,40 bilden jeweils einen gesonderten Wärmetauscher, wobei über das Schlangensystem 37,38 die Wärme an das in dem Speicherbehälter befindliche Speichermedium (Wasser) abgegeben und über

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das Rohrsystem 39,40 die Wärme aus dem Speicherbehälter 30 abgeführt werden kann.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der gesamte Wärmetauscher 36 aus einen einstückigen Kunststoff-Förmteil, welches in die Blasform, d. h. in den schlauchförmigen Vorformling eingeführt und bei dem nachfolgenden Blasvorgang unter Ausformen des Kunststoff-Speicherbehälters 30 mit diesem fest verankert wird. Falls der Wärmespeicher nach den Fig. 4 bis 6 als Druckspeicher eingesetzt wird, empfiehlt es sich, den Durchmesser der Rohrschlange nicht grösser als etwa 200 mm zu bemessen.

Es ist erkennbar, dass auch der Speicherbehälter 30 nach den Fig. 4 bis 6 in praktisch allen horizontalen und vertikalen Schnittebenen durch kreisbogenförmige Wandkonturen begrenzt wird, wodurch eine hohe Formstabilität erhalten wird. Dieser Wärmetauscher eignet sich besonders für die Wärmerückgewinnung aus Abwassern u. dgl.

Fig. 7 zeigt einen Wärmespeicher, dessen ebenfalls im Blasformverfahren hergestellter Kunststoff-Speicherbehälter 50 aus zwei einstückig miteinander verbundenen Behälterröhren 51 und 52 besteht, die mit ihren Längsachsen parallel zueinander und dicht nebeneinander angeordnet sind und deren Enden 53 bzw. 54 etwa kugelförmig ausgeformt sind, wobei der Krümmungsradius dem halben Zylinderdurchmesser der zylindrischen Behälterröhren 51,52 entspricht. Die beiden Behälterröhren 51,52 sind in Richtung ihrer grössten Behälterachse über mehrere im Abstand angeordnete angeformte Verbindungen 55 mit ihren Innenräumen untereinander verbunden. Sie weisen jeweils an ihrem oberen Ende eine Behälteröffnung 56 auf. Der Schaumstoff-Isolationsmantel 11 entspricht in seiner Ausbildung und Herstellung demjenigen nach den Fig. 1 bis 3.

Der in Fig. 8 dargestellte Wärmespeicher unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 7 im wesentlichen nur dadurch, dass 5 die beiden zylindrischen Behälterröhren 51,52, statt nebeneinander, übereinander angeordnet sind, und dass sich die Behälteröffnungen 56 beide an dem oberen Behälterrohr 51 befinden. In beiden Fällen sind im übrigen die Krümmungsradien der zylindrisch bzw. kugelförmig ausgeformten Wände des Kunststoff-10 Speicherbehälters kleiner als seine Breite. Sie entspricht der halben Breite des Speicherbehälters. Im übrigen weisen auch die Wärmespeicher 50,50A in allen horizontalen und vertikalen Schnittebenen kreisförmige Wandkonturen auf.

15 Der Wärmespeicher nach den Fig. 9 und 10 entspricht im wesentlichen demjenigen nach den Fig. 1 bis 3. Der einzige wesentliche Unterschied besteht darin, dass der im Blasformverfahren hergestellte Kunststoff-Speicherbehälter 60 an seinen beiden gegenüberliegenden grössten Flächen 12 jeweils nur eine 20 einzige, mittig in der Fläche angeordnete Wandeinziehung 19 aufweist.

Es versteht sich, dass auch bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 3 sowie 9 und 10 im Inneren des Kunststoff-Speicherbehälters Wärmetauscher angeordnet werden können. 25 Die Wärmetauscher können durch die Behälteröffnungen des Speicherbehälters eingeführt werden oder, wie beschrieben, beim Blasvorgang eingeformt werden, was insbesondere dann besondere Vorteile bietet, wenn Kunststoff-Wärmetauscher Verwendung finden.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (24)

651 920 PATENTANSPRÜCHE

1. Wärmespeicher, insbesondere für die Warmwasserspeiche-rung im haustechnischen Bereich, bestehend aus einem Kunst-stoff-Speicherbehälter, dessen grösste Abmessungen in den drei senkrecht zueinander stehenden Raumachsen unterschiedlich sind, und einem Schaumstoff-Isolationsmantel, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff-Speicherbehälter (10,30,50,50A, 60) zylindrisch und/oder kugelförmig ausgeformte Behälterwandbereiche aufweist und dass der Schaumstoff-Isolationsmantel (11) eine der Aussenform des Kunststoff-Speicherbehälters entsprechende Innenkontur hat, den Kunststoff-Speicherbehäl-ter formschlüssig umschliesst und einstückiger und untrennbarer Bestandteil des Kunststoff-Speicherbehälters ist, wobei er in seiner Aussenform etwa quaderförmig ausgebildet ist und eine ebene Standfläche (25) aufweist, und dass der Schaumstoff-Isolationsmantel (11) aussenseitig durch einen Aussenmantel abgedeckt ist.

2. Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff-Isolationsmantel (11) ohne Flächenhaftung mit dem Kunststoff-Speicherbehälter (10,30,50,50A, 60) allein durch Formschluss verbunden ist.

3. Wärmespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmungsradien der zylindrisch und/oder kugelförmig ausgeformten Wandbereiche des Kunststoff-Spei-cherbehälters (10,30,50,50A, 60) kleiner sind als seine Breite, vorzugsweise etwa der halben Breite des Kunststoff-Speicherbe-hälters entsprechen.

4. Wärmespeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff-Speicherbehälter (10,30,50,50A, 60) in allen horizontalen und vertikalen Schnittebenen kreisbogenförmige Wandkonturen aufweist, wobei vorzugsweise alle kreisbogenförmigen Wandkonturen etwa denselben Krümmungsradius haben.

5. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff-Speicherbehälter (10,30, 50,50A, 60) an seiner Wand nach aussen vorspringende, in dem Schaumstoff-Isolationsmantel (11) liegende Abstandshalter (23, 24) aufweist.

6. Wärmespeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Abstandshalter (23) an den Abquetschkanten des im Blasverfahren hergestellten Kunststoff-Speicherbehälters (10,30,50,50A, 60) angeordnet ist und aus schmalen Kunststofflappen besteht.

7. Wärmespeicher nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass Abstandshalter (24) an den grossen Seitenwänden (12) des etwa quaderförmigen Kunststoff-Speicherbehälters angeordnet sind.

8. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Grundform zumindest angenähert quaderförmige Kunststoff-Speicherbehälter (10) an den beiden kleineren Flächenpaaren (13,14) zylindrisch ausgeformt ist und dass seine beiden gegenüberliegenden grössten Flächen (12) jeweils mit mindestens einer sich nach innen verengenden Wandeinziehung (19) versehen sind, wobei die Wandeinziehungen (19) an den gegenüberliegenden grössten Flächen (12) in ihrem Tiefsten, vorzugsweise in der Behältermittelebene, miteinander verbunden sind.

9. Wärmespeicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wandeinziehung (19) etwa kugelförmige Behälterwandbereiche (21) ausgeformt sind.

10. Wärmespeicher nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der etwa quaderförmige Kunststoff-Speicherbe-hälter (10) in seinen Eckbereichen (18) etwa kugelförmige Abrundungen mit einem Krümmungsradius aufweist, der etwa gleich der halben Behälterbreite ist.

11. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff-Speicherbehälter

(30) schlangenförmig ausgebildet ist, wobei seine rohrförmigen Schlangenwindungen (31) in einer gemeinsamen Ebene liegen und vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

12. Wärmespeicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmigen Schlangenwindungen (31) im Bereich der Umlenkungen (32) durch angeformte Stege (33) verbunden sind.

13. Wärmespeicher nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Ende der Rohrschlange eine Behälteröffnung (34, 35) vorgesehen ist.

14. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff-Speicherbehälter (50,50A) aus mehreren einstückig verbundenen Behälterrohren (51,52) besteht, deren Innenräume in Verbindung stehen.

15. Wärmespeicher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrischen Behälterrohre (51,52) mit kugelig ausgeformten Enden (53, 54) versehen sind.

16. Wärmespeicher nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterrohre (51,52) über mehrere in Richtung der grössten Behälterachse im Abstand angeordnete Verbindungen (55) mit kreisförmigen Durchgangsöffnungen verbunden sind.

17. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des im Blasverfahren hergestellten Kunststoff-Speicherbehälters (10,30,50,50A, 60) mindestens ein Wärmetauscher (36) angeordnet ist, der in der Mittelebene des Kunststoff-Speicherbehälters mit diesem fest verbunden ist.

18. Wärmespeicher nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (36) plattenförmig ausgebildet ist.

19. Wärmespeicher nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (36) aus einem Kunst-stoff-Formteil besteht.

20. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der plattenförmige Wärmetauscher (36) aus einem Rohrschlangensystem mit mehreren schlangenförmig verlaufenden Rohren besteht.

21. Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenmantel aus einer mit dem Schaumstoff-Isolationsmantel fest verbundenen Kunststoffolie besteht.

22. Verfahren zum Herstellen eines Wärmespeichers nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff-Speicherbehälter (10,30,50,50A, 60) als Formkern in eine Schäumform eingebracht und in der geschlossenen Schäumform mit dem Schaumstoff umschäumt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Umschäumen des Kunststoff-Speicherbehälters ein den Schaumstoff-Isolationsmantel abdeckender Aussenmantel in die Schäumform eingebracht wird.

24. Verfahren nach Anspruch 22 zum Herstellen eines Wärmespeichers nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei der mit mindestens einem Wärmetauscher versehene Kunststoff-Spei-cherbehälter im Blasverfahren hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (36) als Einlegeteil in den schlauchförmigen Vorformling eingeführt und beim nachfolgenden Blasvorgang unter Ausformen des Kunststoff-Speicherbe-hälters mit diesem fest verankert wird.